En la construcción, las propiedades del suelo son importantes, especialmente cómo se comportan los diferentes tipos de suelo bajo carga y cómo influyen en ello los propios edificios. Existe una disciplina especial que estudia la resistencia y estabilidad de las masas de suelo y las condiciones para su uso como cimentación para la construcción de estructuras. Consideremos qué se incluye en el concepto de mecánica de suelos, cómo calcular correctamente los parámetros del suelo.
Densidad del suelo
La densidad es una propiedad del suelo que está determinada por la relación entre la gravedad específica y el volumen.Depende de la composición mineralógica del suelo, así como del grado de dispersión, por lo que los suelos arcillosos son más densos que los arenosos, a pesar de que tienen la misma composición mineral.
Entre las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, la densidad es considerada una de las principales. Su estado se puede juzgar por su densidad característica. La determinación de la densidad es necesaria durante la construcción de carreteras, cimientos de edificios (para distribuir tensiones a lo largo de la base), al realizar comunicaciones, para calcular la resistencia de las pendientes a deslizamientos de tierra, asentamiento de edificios construidos y determinar el volumen de movimientos de tierras.
La densidad afecta la permeabilidad del suelo. Si está mojado o tiene buena capacidad de absorción, después de la construcción del edificio puede encogerse, en invierno surge otro problema: las heladas. Saber qué densidad tiene el suelo ayudará a prevenir la destrucción o inundación de una edificación y a seleccionar los materiales adecuados para la construcción.
Densidad de particula
Esta es una característica física del suelo, depende de la composición mineral, sustancias organominerales y orgánicas. La densidad de partículas es la relación entre la masa de partículas sólidas en un suelo completamente seco (sin humedad) y su volumen con una estructura intacta. Depende de la composición mineral, la densidad de las partículas está determinada por los enlaces estructurales y la estructura, la porosidad del suelo. Cuanto más minerales contiene el suelo y menos porosidad, más denso es.
A partir del valor de la densidad de partículas se determinan los valores de las características de resistencia y deformación, que se utilizan para evaluar la capacidad portante de los suelos y la posibilidad de su uso para la construcción de estructuras.
La humedad del suelo
La humedad es la relación entre la masa de líquido contenida en el suelo y su masa seca. La capacidad de carga del suelo depende de esta característica.En casi todos los suelos, excepto en rocas gruesas y arena gruesa, la capacidad de carga disminuye al aumentar la humedad. Entonces, para uno saturado de agua será menor que para uno seco.
La humedad se determina en el laboratorio mediante el método de compactación, es decir, se determina a qué humedad el suelo adquirirá mayor densidad. La característica se expresa en porcentaje, de 0 a 100%. La humedad óptima para la arena es del 8-14%, para la marga arenosa - 9-15%, para la marga - 12-18% y para la arcilla - 16-26%.
Calificación
La composición granulométrica o mecánica es el contenido porcentual de partículas de diferentes tamaños en un suelo o roca, independientemente de su composición química y mineral. Las partículas del suelo son restos aislados de rocas, minerales, compuestos amorfos y otros componentes del suelo que se encuentran en un enlace químico. Las partículas de tamaño similar se combinan en fracciones. Existen los siguientes tipos de elementos mecánicos del suelo: organominerales, orgánicos y minerales.
Las propiedades agrícolas del suelo dependen de la composición mecánica, por ejemplo, la capacidad de pasar y retener la humedad y el aire, los procesos de movimiento de sustancias, acumulación y transformación, estructura, regímenes térmicos y de aire.Y, en última instancia, depende de qué tan fértil será la tierra, tanto con cultivo, riego y fertilización constantes como sin ellos.
Densidad del suelo seco
Se define como la relación entre la masa de suelo absolutamente seco (sin humedad en los poros) y el volumen, teniendo en cuenta el volumen de los poros. La característica se mide en g por metro cúbico. Verá que se puede determinar si se conocen el contenido de humedad y la porosidad. Los cálculos se realizan en condiciones de laboratorio.
Coeficiente de porosidad
El coeficiente muestra la presencia de pequeños huecos en el suelo. Calculado como una relación porcentual entre el volumen de huecos y el volumen total. Para determinar el valor en diferentes suelos, se utilizan diferentes métodos. En suelos arcillosos, debido a la cohesión, la porosidad se determina de acuerdo con la gravedad volumétrica y específica del suelo muestreado.
La determinación del coeficiente de porosidad es necesaria en preparación para la construcción, ya que existe una conexión entre este y otras características. El nivel de capacidad de carga depende del índice de porosidad; disminuye a medida que disminuye la porosidad. Sin información sobre la porosidad, es imposible conocer el grado de resistencia del suelo o determinar la posible deformabilidad de las edificaciones.
La deformación de los edificios se produce debido al movimiento y la compresibilidad de las partículas del suelo, por ejemplo, debido a la influencia de la precipitación. Una humedad insignificante y uniforme no reduce la estabilidad de los edificios, pero un gran volumen de humedad puede provocar deformaciones no deseadas. Las precipitaciones desiguales son aún más peligrosas: pueden provocar desplazamientos e inclinaciones, lo que provoca una tensión excesiva en las estructuras portantes. Si la compresibilidad del suelo debajo de diferentes partes de la base no es la misma o la carga sobre él es diferente, a menudo puede ocurrir deformación del edificio en forma de grietas y hundimientos.
Nivel de humedad
Esta es la relación entre la humedad natural del suelo y el contenido de humedad, que corresponde al contenido de humedad cuando los poros están llenos de agua, en los que no quedan burbujas de aire. Los suelos con indicadores de 0 a 0,5 se consideran bajos en humedad, húmedos (de 0,5 a 0,8) y saturados de agua (de 0,8 a 1). Los suelos arcillosos suelen ser más húmedos, los suelos arenosos, respectivamente, secos.
Calculadora para calcular los parámetros del suelo.
En el diseño de edificaciones se utilizan diferentes modelos de cálculo, utilizados para suelos de diversa complejidad. Para tareas generales, la evaluación principal es la capacidad portante, que revela las propiedades de resistencia y deformación de los cimientos. Sin embargo, los modelos de cálculo básicos pueden ayudar a calcularlos para tareas específicas.
Para simplificar los cálculos al crear un proyecto, se utiliza la fórmula de Prandtl, que ayuda a calcular la capacidad de carga del suelo. Para determinar el grado de estabilidad y resistencia de la base y determinar posibles deformaciones, es necesario determinar el grado de tensión. Para ello, se pueden aplicar ecuaciones que se basan en la relación lineal entre tensión y deformación, por ejemplo, la ley de Hooke. Por lo tanto, la carga sobre los cimientos no debe ser mayor que la resistencia última del suelo.
El cálculo se realiza en base a la capacidad portante para determinar la posible pérdida de estabilidad del edificio, la naturaleza de la destrucción, el grado de deformación y su tipo. También se calcula la condición en la que el funcionamiento normal puede resultar difícil, la durabilidad del edificio se reduce debido a la posibilidad de hundimientos, inclinaciones, etc.
Las propiedades físicas de los suelos son las características definitorias mediante las cuales se puede determinar el estado del suelo y la posibilidad de cambiar los parámetros bajo la influencia de diversos factores físicos y químicos.
Para determinar el tipo de suelo y su comportamiento como base para la construcción, las propiedades necesarias para las decisiones de diseño, un requisito previo es la determinación de las características físicas y mecánicas mediante métodos de laboratorio.
